A síndrome de Brown-Séquard surge a partir de uma lesão medular que gera a hemissecação de um dos lados da medula espinal. Como muitas das fibras nervosas ascendentes (sensitivas) e descendentes (motores) cruzam, em algum ponto, para o lado oposto da medula, ambos os lados do corpo são afetados.
No lado afetado ocorre:
- perda da função motora (interrupção do tracto córtico-espinal e rubro-espinal)
- perda da propriocepção e do tato epicrítico (tato fino) (intrrupção dos fascículos grácil e cuneiforme)
No lado oposto ocorre:
- perda da sensibilidade protopática (dor, temperatura, pressão, tato grosseiro) (interrupção do sistema antêro-lateral)

Na figura acima, está representado um paciente com lesão do lado esquerdo da medula espinal. No detalhe podemos observar:
- lesão no fascículo grácil (1)
- lesão no tracto espino-talâmico (2)
- lesão no tracto espino-cerebelar (3)
- lesão no tracto córtico-espinal (4)
Perceba que 1, 3 e 4 situam-se inervam o lado do corpo do lado lesionado na medula e que 2 inerva o lado oposto.
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